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Universidade Federal da Integração Latino Americana Biotecnologia Química Orgânica Para Biotecnologia ERE-Experimental Experimento Síntese Ácido Acetilsalicílico Guilherme Vinicius Aristides de Moraes Foz do Iguaçu 2022 Guilherme Vinicius Aristides de Moraes Experimento Síntese Ácido Acetilsalicílico Trabalho apresentado à Universidade Federal da Integração Lat ino Americana, do curso Biotecnologia, como um dos requisitos para a obtenção da nota na disciplina de Química Orgânica para Biotecnologia-ERE-Experimental, ministrada pela Professora Marciana Pierina Uliana Machado Foz do Iguaçu 2022 1 SUMÁRIO RESUMO ..................................................................................................2 INTRODUÇÃO ..........................................................................................3 OBJETIVOS ..............................................................................................5 DESENVOLVIMENTO E PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS ................6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...........................................................9 2 Resumo O experimento foi realizado para demonstrar e compreender o processo de substituição SN2 que ocorre na síntese do ácido acetilsalicílico (AAS) a partir do ácido salicílico (AS), a importância desse tipo de reação na produção de compostos novos ou modificação de compostos. A reação foi realizada por 40min a 100˚C, e um teste de pureza com cloreto férrico não foi detectada a presença de hidroxila fenólica, indicando que a reação foi realizada até sua conclusão, no produto recristalizado foi obtido um rendimento de 65%, considerado aceitável. 3 Introdução No laboratório, a síntese busca obter aquilo que pode ser encontrado na natureza ou criar algo que não existe, especialmente produtos com propriedades potencializadas, suprimidas ou inexistentes em outros compostos, e a primeira síntede de medicamento conhecida é a do ácido acetilsalicílico (AAS) a partir de um composto extraído da natureza. A salicina é um analgésico (alivia a dor), antipirético (reduz a febre) e anti- inflamatório proveniente da casca do salgueiro (Salix alba), conhecido desde a antiguidade e isolado em 1828 por Johan Buchner. Em 1838, o italiano Rafaelle Piria sintetizou o ácido salicílico (Imagem 1a) através da hidrólise da salicina em glicose e álcool salicílico. O ácido salicílico (AS) possui as mesmas propriedades médicas da salicina, mas sem as substâncias tóxicas presentes no extrato da casca do salgueiro. Em 1897 a Bayer conjugou o AS com acetato, criando o ácido acetilsalicílico (Imagem 1b), que tem suas propriedades ativas potencializadas e causa menos efeitos colaterais. Através da acetilação do AS com um catalisador ácido, temos o processo descrito nas Imagem 2 e 3. Primeiramente, um dos átmoso de oxigênio do anidrido é protonado pelo catalisador ácido ( neste experimento), aumentando sua capacidade eletrofílica do carbono conjugado. Esse carbono eletrofílico é atacado pelo par de elétrons do átomo de oxigênio da hidroxila, formando um componente intermediário com o oxigênio ligado ao carbono eletrofílico, em seguida ocorre a transferência de próton do intermediáro, levando a formação de uma nova ligação dupla entre o carbono e o oxigênio e eliminação do grupo abandonador (ácido acético). Em seguida o produto acetilado é desprotonado, resultando na obtenção do ácido acetilsalicílico e ácido acético como um subproduto, que também é capaz de acetilar o AS, porém a reação é reversível na presença de água. H2SO4 Imagem 1. (a) ácido salicílico (ácido 2-hidroxibenzóico); (b) ácido acetilsalicílico (ácido 2-acetoxibenzóico) 4 Imagem 2. Síntese do ácido acetilsalicílico com anidrido acético Imagem 3. Mecanismo de reação de síntese com anidrido acético 5 Objetivos O experimento tem como objetivo apresentar aos alunos um exemplo de substuituição nucleofílica SN2, em que o grupo abandonador e o nucleófilo agem ao mesmo tempo na reação, através da síntese do ácido acetilsalicílico a partir do ácido salicílico, recristalização e secagem do produto obtido, assim como determinar o rendimento final da reação. 6 Desenvolvimento e Procedimentos Experimentais Para o experimento foi utilizado os seguintes reagentes e materiais: • Balão de fundo redondo de 50mL • Vidro de relógio • Condensador de refluxo • Aquecedor magnético • Tubo de ensaio • Pipeta de Pasteur • Barra magnética • Filtro de Büchner • Ácido salicílico • Anidrido acético • Ácido sulfúrico concentrado Foi pesado 1,055g de ácido salicílico e transferido para o balão de fundo de redondo, em seguida foi adicionado 2,5mL de anidrido acético, 2 gotas de ácido sulfúrico e o balão foi agitado até a dissolução do conteúdo. O balão foi colocado em banho-maria no aquecedor magnético com agitação a 100˚C por 40min. Após 20 minutos, num tubo de ensaio foi colocado cerca de 2mL de água destilada, uma gota da solução da reação e uma gota de cloreto férrico, a coloração roxa confirmou que a reação estava incompleta, e a reação prosseguiu. Após os 40min, um segundo teste foi realizado, no que a coloração amarela indicou a ausência de hidroxila fenólica, concluindo a reação. O balão foi removido do banho-maria e colocado em banho de gelo na capela para recristalizar. Quando a cristalização estava concluída, o frasco foi lavado com água destilada e os cristais foram filtrados utilizando o filtro de Büchner em papel-filtro previamente pesado com 0,1967g, o resíduo foi colocado para secar na capela de exaustão e pesado no dia seguinte, totalizando 1,0847. 7 Resultados e Discussão Oanidrido acético recebe um próton do sulfúrico, formando um carbocátion e atuando como eletrófilo. O ácido salicílico (AS), um nucleófilo, ataca o carbono ligado ao oxigênio protonado, formando um composto intermediário que após receber um par de elétrons forma o ácido acetilsalicílico (AAS) e ácido acético, após a formação do produto, o AAS pode ser recristalizado e filtrado, para remover impurezas presentes. Considerando a equação de reação abaixo, que o AS e o AAS possuem massa molar de 138,13 g/mol e 180,17 g/mol, respectivamente, a partir dos 1,055g de AS esperava-se obter 1,38g de AAS, numa reação ideal. Descontando o peso do papel-filtro utilizado para a filtragem, de 0,197g, obteu-se um total de 0,888g de AAS na forma de cristais branco. Utilizando a fórmula de rendimento obtemos o valor de 64,53% como taxa de conversão do AS em AAS, considerado aceitável para a reação. C7H6O3 + C4H6O3 ⟶ C9H8O4 + C2H4O2 Rendimento (%) = massa calculada massa teórica * 100 Tabela 1 - Quan,dade dos produtos Massa (g) Massa molar (mol) Ácido salicílico 1,055 0,00764 Ácido ace,lsalicílico (rendimento teórico) 1,38 0,00764 Ácido ace,lsalicílico (rendimento experimental) 0,888 0,00493 Rendimento (%) 64,53% 8 Conclusão A partir da reação entre ácido salicílico e anidrido acético, obtem-se ácido acetilsalicílico e ácido acético, através de uma reação de substituição SN2, com o ácido salicílico sendo o reagente limitante da reação. Obteu-se um rendimento de 65%, sendo fatores que podem ter impedido um rendimento maior a perda durante a transferência do reagente, perda na filtragem e a pureza do AS. 9 Referências Bibliográficas DE A. DOMINGUES, L.; G. MAGALHÃES, C.; C. M. SANDRI, M. Síntese do Ácido Acetilsalicílico: Uma proposta para Laboratórios de Graduação empregando a Química Verde. Química Nova na Escola, v. 44, n. 2, maio 2022. SUMÁRIO